博物馆是征集、典藏、陈列和研究代表自然和人类文化遗产的实物的场所，是以学习、教育、娱乐为目的为公众提供免费服务的机构。随着社会文化、科学技术的发展，太原市的博物馆的数量和种类越来越多。
山西博物院
山西博物院位于太原市汾河西畔，是山西省最大的文物收藏、保护、研究和展示中心，博物院外形远眺方正规矩，逐层向外斜挑，被赋予了斗和鼎的寓意。象征丰收喜悦和安定吉祥。博物院内基本陈列以晋魂为主题，由文明摇篮、夏商踪迹、晋国霸业、民族熔炉、佛风遗韵、戏曲故乡、明清晋商等7个历史文化专题和土木华章、山川精英、翰墨丹青、方圆世界、瓷苑艺葩等5个艺术专题构成。除此之外，不定期还会有主题展览在此举办。最近在这里展览的古埃及文物就吸引了不少游人前来参观。
中国煤炭博物馆
中国煤炭博物馆位于太原市迎泽大街和晋祠路交汇处，是国家级煤炭行业博物馆，馆内有煤的生成展览、煤炭与人类、煤炭开发技术及煤炭文献展览等，还有一个模拟矿井，目前，这里已经成为全国中小学生研学实践教育基地。
山西省科学技术馆
山西省科学技术馆位于太原长风商务区，是开展科普教育的社会公益场所，提高人民群众科学文化素质的重要阵地。科技馆共四层从下至上依次为“数学展厅”、“宇宙与生命”展厅、“机器与动力”展厅、“儿童科学乐园”以及“走向未来”展厅。山西省科技馆内共有280多个展项，建有全国最先进的无缝拼接屏幕的穹幕影院和全国第一个XD动感影院，“建筑物多参量物理化学环境监测系统”更是我国举世无双的最大展项。
山西省地质博物馆
在滨河东路上，紧挨着山西博物院，还有一座山西省地质博物馆。地质博物馆外观体现了天圆地方这一理念。馆内目前有穿越时空、远古物种、大地宝藏和物华天宝四部分主题展览，分别展示山西省的地质历史、生物演化、矿产资源禀赋和本土发现整理的矿物岩石精华，其中称重425克的狗头金被专家称为华北第一金。
太原晋商博物馆
太原晋商博物馆位于迎泽公园东南侧，博物馆建设的最大亮点在于吸取了全国各地晋商会馆传统建筑的精华，集中体现山西砖雕、石雕、木雕等工艺的特色，馆内展示内容以晋商历史以及晋商创造的商业文化为主，是我国第一个立体展示晋商文化的大型博物馆。
山西省民俗博物馆
山西省民俗博物馆位于太原昔日的文庙。这里原是崇善寺废址，如今是省级重点文物保护单位。这里全年展览频繁，馆内拥有2500平方米的文物库房，可据不同质地文物的不同需要，进行人工温、湿度监测，为收藏和保管各类文物提供了良好的保护环境。
晋祠博物馆
晋祠博物馆位于晋祠镇，依托著名风景名胜晋祠园林而设， 博物馆内开辟有傅山纪念馆、董寿平美术馆、晋溪书院、翰香馆等。目前有馆藏文物5000余件，包括陶瓷器、青铜器、木器、竹器、玉器、刺绣、书画、碑刻、古籍善本等。
